Мощность излучения солнца равна 3 9 масса теряемая солнцем за одну секунду

А) Ежесекундное уменьшение массы солнца

Б) Скорость света, испускаемого солнцем

1)

2)

3)

4)

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Каждую секунду Солнце излучает энергию 3,83·10 26 Дж, которая распространяется в пространстве в виде фотонов. При этом масса, которую теряет Солнце связана с энергией по формуле Эйнштейна

Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит ни от скорости источника, ни от скорости приемника светового сигнала. Скорость света равна 3·10 8 м/с.

Источник

Пример 31

Исследование спектра излучения Солнца показывает, что максимум спектральной плотности энергетической светимости соответствует длине волны l » 5000 ангстрем. Принимая Солнце за абсолютно черное тело, определить: 1) энергетическую светимость Солнца; 2) поток энергии, излучаемой Солнцем; 3) массу электромагнитных волн (всех длин), излучаемых Солнцем за одну секунду.

Дано: Решение

l » 5 . 10 -7 м 1. Энергетическая светимость R_э абсолютно черного

Ф,R_э, m = ? тела выражается формулой Стефана-Больцмана:

где s — постоянная Стефана-Больцмана; Т – абсолютная температура излучающей поверхности.

Температура может быть определена из закона смещения Вина:

где l₀ — длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела; b – постоянная Вина.

Выразив из закона смещения Вина температуру Т и подставив ее в формулу (1), получим:

(2)

Подставив числовые значения в выражение (2) и произведя вычисления, получим:

2. Поток энергии Ф, излучаемый Солнцем, равен произведению энергетической светимости Солнца на площадь S его поверхности:

где r – радиус Солнца.

Подставив числовые значения в формулу (3), найдем:

Ф = 4 . 3,14 . (7 . 10 8 ) 2. ×6,4 . 10 7 Вт = 3,9×10 26 Вт.

3. Массу электромагнитных волн (всех длин), излучаемых Солнцем за 1 с определим, применив закон пропорциональности массы и энергии:

Энергия электромагнитных волн, излучаемых за время t, равна произведению потока энергии (мощности излучения) на время

Следовательно, Фt = mc 2 , откуда m = Фt/c 2 .

Сделав подстановку числовых значений величин, найдем:

.

Источник

Какую мощность излучения имеет Солнце?

Любая лампочка, излучающая свет, характеризуется мощностью излучения. Эта величина измеряется в ваттах, она определяет количество энергии (или тепла), выделяемого телом в единицу времени. Какова же мощность нашего Солнца?

Общую мощность электромагнитного излучения звезды, выделяемого ее в космическое пространство называют светимостью. Полная мощность излучения Солнца, то есть его светимость равна 3,828•10 26 Ватт (

3,75⋅10 28 Люмен). Это значит, что наша звезда светит примерно также мощно, как триллион триллионов лампочек мощностью 380 Вт! Это невероятно огромное значение. У многих атомных электростанций, например, у Запорожской АЭС, мощность одного реактора составляет 1ГВт. Получается, что Солнце вырабатывает за одну секунду столько же энергии, сколько выработает миллион атомных реакторов за 12 000 лет круглосуточной и беспрерывной работы.

Надо отметить, что до нашей планеты доходит только одна миллионная тепла, излучаемого Солнцем. Но именно эта энергия обеспечивает жизнь на Земле. Без солнечного света температура на нашей планете была бы не выше, чем, например, на Плутоне, где она равна –220°С.

Энергия в нашем светиле выделяется в ходе термоядерных реакций, топливом для которых является водород. При этом каждую секунду Солнце расходует более 4 млн тонн водорода. Из-за этого температура звезды составляет порядка 6000° С. Откуда же звезда берет этот водород? Он находился в ней ещё в тот момент, когда Солнце впервые вспыхнуло в космосе 4,6 млрд лет назад. С тех пор звезда просто сжигает свои запасы. Примерно через 5 млрд лет водород почти закончится.

Но это не значит, что Солнце погаснет. Оно начнет сжигать гелий, и при этом светило на время резко увеличится в размерах. Меркурий и Венера будут поглощены Солнцем. Естественно, что на Земле станет так жарко, что она будет абсолютно непригодна для жизни.

Однако ещё через некоторое время закончится и гелий, и тогда наша звезда постепенно потухнет и превратится в белого карлика. После этого Солнце будет медленно, в течение миллиардов лет остывать.

Список использованных источников

Источник

Fizika_3_chast_otvety

19. Если энергетическая светимость абсолютно черного тела 10 кВт/м 2 , то длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости (мкм)

1) 6,35 2) 4,47 3) 2,2 4) 1,17 5) 3,83

20. Поток энергии, излучаемый Солнцем, равен 4·10 26 Вт. Масса всех фотонов, излучаемых Солнцем за одну секунду, равна (кг)

необходимо знать длину волны излучения

21. Нить лампы накаливания с поверхностью S излучает как абсолютно черное тело с температурой Т . В единицу времени с поверхности нити лампы излучается количество фотонов N , равное ( σ – постоянная Стефана-Больцмана, b – постоянная Вина, – средняя энергия кванта)

22. Зачерненная пластинка помещена перпендикулярно падающим лучам в вакууме. Если температура пластинки установилась равной 327°С, то лучистая энергия, поглощаемая 1 см 2 поверхности пластинки в 1 мин, равна (Дж)

23*. На поверхности Земли перпендикулярно солнечным лучам лежит зачерненная пластинка. Если Т – температура Солнца, R – радиус Солнца, l – расстояние от Земли до Солнца, то установившаяся температура пластинки равна ( σ – постоянная Стефана-Больцмана)

24*. Солнечная постоянная равна 1370 Дж/м 2 · с. Если считать, что все солнечное излучение, падающее на Землю, ею поглощается, то за счет этого масса Земли ежесекундно увеличивается на (кг)

25. Если длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости уменьшилась на 580 нм при увеличении температуры абсолютно черного тела в 2 раза, то начальная и конечная температуры были соответственно равны (К)

26. Мощность излучения Солнца равна 3,9·10 26 Вт. Масса, теряемая Солнцем за одну секунду вследствие излучения, равна (кг)

27. Мощности излучения двух абсолютно черных шаров радиусами R 1 и R 2 одинаковы, причем температура первого шара составляет 2/3 от температуры второго. Если R 1 = 1 см, то R 2 равен (см)

28. По зачерненной пластинке длиной 2 см и шириной 1 см проходит электрический ток. Напряжение на концах пластинки 2 В. Если после установления теплового равновесия температура пластинки составила 1000 К, то сила тока равна (А)

29. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела в зависимости от частоты излучения для температур Т 1 и Т 2 (Т 2 > Т 1 ) верно представлено на рисунке…

30. На рисунке представлены графики зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от длины

соответствует r λ, Т

31. Абсолютно черное тело – это тело…

1) поглощающее все излучение, падающее на него

2) абсолютно черного цвета

3) рассеивающее все излучение, падающее на него

4) не излучающее электромагнитные волны

32. На рисунке показаны кривые

энергетической светимости абсолютно

черного тела от длины волны при

температуре 1450 К, то кривая 1

соответствует температуре (в К)

2.2 Фотоны. Давление света. Фотоэффект. Эффект Комптона

1. Масса фотона может быть оценена из соотношения

2. Лазер мощностью Р испускает N фотонов за 1 секунду. Длина

волны излучения лазера равна

3. Сетчатка глаза начинает реагировать на желтый свет с длиной волны 600 нм при мощности падающего на нее излучения 1,98·10 -18 Вт. Сколько фотонов при этом падает на сетчатку каждую секунду?

1) 500 2) 3000 3) 6 4) 100 5) 28

4. Если энергия первого фотона в 4 раза больше энергии второго, то отношение импульса первого фотона к импульсу второго равно

5. Лазер мощностью 30 Вт испускает 10 20 фотонов в секунду. Длина

волны излучения равна (в мкм)

6. Масса фотона рентгеновского излучения с длиной волны 0,25 нм

7. Рубиновый лазер излучает в импульсе 2·10 19 световых квантов с длиной волны 663 нм. Если длительность вспышки лазера составляет

0,003 с, то ее средняя мощность равна (в кВт)

8. Фотон рентгеновского излучения с длиной волны 2,4·10 -11 м при рассеянии на электроне передал ему 10% своей энергии. При этом длина волны рассеянного рентгеновского излучения стала равной

9. Лазер мощностью 1мВт генерирует монохроматическое излучение

с длиной волны, равной 0,6 мкм. Лазер испускает фотоны, суммарная масса которых равна массе покоя протона, за время (с)

волны монохроматического излучения 25-ватной

лампочки равна 1100 нм. За 10 с работы в номинальном режиме лампочка испускает количество фотонов, равное

11. Чтобы импульс электрона был равен импульсу фотона с длиной

волны λ , он должен двигаться со скоростью υ , равной

12. Если длина волны фотона в вакууме составляет 0,5 мкм, то в

среде с показателем преломления 1,33, его энергия равна (эВ)

13. Длина волны фотона λ с импульсом, равным импульсу электрона,

прошедшего из состояния покоя разность потенциалов U , равна

14. Лазерный луч, падая нормально на зеркало, полностью от него отражается. Если за время t лазер излучает энергию Е , то импульс, получаемый зеркалом в 1 с, равен

15. Поток фотонов падает из вакуума на оптически прозрачное вещество с показателем преломления n для данной длины волны. Если длина волны фотона в веществе λ , то импульс падающего фотона равен

16. Фотон, которому соответствует длина волны λ , при нормальном падении на зачерненную поверхность передает ей импульс, равный

17. Луч лазера мощностью 50 Вт падает нормально на зачерненную поверхность. Сила давления светового луча на поверхность равна (Н)

1) 1,7·10 -7 2) 3,4·10 -7 3) 50 4) 100 5) 1,5·10 10

18*. Фотон с частотой ν падает под углом α на зеркальную поверхность. Поверхность при отражении от нее фотона получает импульс, равный

интенсивностью излучения 15 Вт/см 2 и длительностью 0,5 с. Свет падает нормально на поверхность фольги и полностью отражается. Давление света на фольгу равно (мПа)

1) 0,25 2) 0,5 3) 1 4) 2 5) 5

20. На каждый квадратный сантиметр черной поверхности ежесекундно падает 2,8 · 10 17 квантов излучения с длиной волны 400 нм. Это излучение создает на поверхность давление, равное (мкПа)

21*. Параллельный пучок фотонов с частотой ν падает на зеркальную поверхность под углом α . Давление света на эту поверхность, если через единицу площади поперечного сечения пучка за секунду проходит n фотонов, равно

22. На идеально отражающую плоскую поверхность падает под углом φ световая волна, объемная плотность энергии которой w . Давление света на эту поверхность равно

23. Луч лазера мощностью 50 Вт падает перпендикулярно поверхности пластины, которая отражает k = 50% и пропускает β = 30% падающей энергии. Остальную часть энергии она поглощает. Сила светового давления на пластину равна (Н)

1) 1,7·10 -7 2) 2·10 -7 3) 2,5·10 -7 4) 2,8·10 -7 5) 3·10 -7

24. Давление света зависит от…

1) показателя преломления вещества, на которое падает свет

2) энергии фотона

3) скорости света в среде

4) степени поляризации света

25. На черную пластинку падает поток света. Если число фотонов, падающих на единицу времени увеличить в 2 раза, а черную пластинку заменить зеркальной, то световое давление…

увеличится в 2 раза

увеличится в 4 раза

уменьшится в 2 раза

26. Параллельный пучок N фотонов с частотой v падает ежесекундно на абсолютно черную поверхность площадью S и производит на нее давление, равное…

27. На твердое тело перпендикулярно его поверхности падает свет с длиной волны λ . Какой импульс передает телу один фотон при поглощении света, а какой импульс – при отражении света?

1) В обоих случаях h

2) В обоих случаях 2 h

3) При поглощении 2 h , а при отражении h

4) В обоих случаях h

5) При поглощении h , а при отражении 2 h

28. Два источника излучают свет с длиной волны 375 нм и 750 нм. Отношение импульсов фотонов, излучаемых первым и вторым источником

29. Одинаковое количество фотонов с длиной волны λ нормально падает на непрозрачную поверхность. Наибольшее давление свет будет оказывать в случае…

1) λ=400 нм, поверхность абсолютно черная

2) λ=700 нм, поверхность – идеальное зеркало

3) λ=700 нм, поверхность абсолютно черная

4) λ=400 нм, поверхность – идеальное зеркало

30. На металлическую пластину падает монохроматический свет, при этом количество N фотоэлектронов, вылетающих с поверхности металла в единицу времени зависит от

интенсивности J света согласно графику…

31. В уравнении Эйнштейна h

физическая величина, равная

1) интенсивности света

2) энергии электрона

3) энергии ионизации атома

4) энергии фотона

5) красной границе фотоэффекта

32. В уравнении Эйнштейна h A

физическая величина А – это

1) минимальная энергия, требующаяся для вырывания электрона из материала катода

2) средняя энергия всех электронов в катоде

3) минимальная энергия фотоэлектронов

4) энергия фотона

5) полная световая энергия, поглощенная катодом

34. Красная граница фотоэффекта – это

1) максимальная энергия фотоэлектронов

2) максимальная частота электромагнитного излучения, облучающего фотокатод

3) максимальная длина волны электромагнитного излучения, облучающего фотокатод, при которой возникает фотоэффект

4) минимальная работа выхода электрона

5) минимальная частота света, облучающего фотокатод, при которой скорость фотоэлектронов максимальна

35. Из графика следует, что работа выхода

для двух различных веществ при

4) по этому графику работу выхода оценить нельзя

36. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов от частоты падающего света

1) не зависит 2) линейно возрастает

3) линейно убывает 4) экспоненциально возрастает

37. На рисунке приведена вольтамперная характеристика вакуумного фотоэлемента. Максимальному числу фотонов, падающих на фотокатод за единицу времени, соответствует характеристика

не зависит от числа фотонов

38. Если при увеличении частоты света, которым облучают изолированный металлический шарик, максимальная скорость фотоэлектронов увеличится в два раза, то максимальный установившийся заряд шарика

1) увеличится в 4 раза

2) увеличится в 2 раза

4) уменьшится в 4 раза

5) уменьшится в 2 раза

39. Если частота, соответствующая красной границе фотоэффекта

то минимальная энергия фотона, вызывающего фотоэффект,

2) 6,6·10 -12 3) 6,6·10 -21 4) 6,6·10 -34 5) 13,2·10 -34

40. Красная граница фотоэффекта у рубидия соответствует длине волны 0,8 мкм. При освещении рубидия светом с длиной волны 0,4 мкм наибольшая кинетическая энергия вырываемых электронов равна (Дж)

может зарядиться металлическая

пластина, работа выхода электронов из которой 1,6 эВ, при длительном

освещении потоком фотонов с энергией 4 эВ, равен (В)

42. При уменьшении длины волны падающего на катод и вызывающего фотоэффект излучения в 2 раза величина задерживающей разности потенциалов (работой выхода электронов из материала катода пренебрегается)

1) возрастает в 2 раза

2) возрастает в 2 раза

3) не изменяется

4) убывает в 2 раза

5) убывает в 2 раз

43. Пластина ( А вых = 4,7 эВ) освещена светом с длиной волны 180 нм. Максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете

Источник